/ Теплоснабжение-расчёт дома

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Калининградский государственный технический университет»

Факультет: «Судостроения и энергетики»

Кафедра: «Судовых энергетических установок и теплоэнергетики»

1)Общие сведения об отоплении.

2) Требования для теплотехнических расчётов систем отопления.


3)Расчёт тепловой нагрузки системы отопления жилого дома.

4)Расчёт двухтрубной системы отопления и горячего водоснабжения жилого дома при естественной и насосной циркуляции.

5)Собственный расчёт системы отопления и горячего водоснабжения 2-комнатной квартиры.

6)Используемая лит-ра.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ

Основная цель отопления - создание тепловых условий в помещениях. благоприятных для жизни и деятельности человека. Комфортные условия в холодное время года обеспечиваются. если поддерживать определенную температуру воздуха в помещении .

Отопление начинают при устойчивом в течение 5 сут. понижении температуры наружного воздуха до 8 °С и ниже. когда теплопоступлений в помещение уже недостаточно для поддержания нормальной температуры. Заканчивают отопление при устойч и вом повышении температуры наружного воздуха выше 8 °С также в течение 5 сут. Продолжительность отопления домов в холодное время года называют отопительным сезоном. На большей территории России. характеризующейся суровой и длительной зимой. отопительный сезон 6-8, а на севере страны 9- 11 мес. Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних на блюдений как среднее количество дней в году с устойчивой среднесуточной температурой воздуха 8 °С и ниже. Так. в Московской обл. продолжительность отопительного сезона 213 сут .

Суровость или мягкость зимы выражают количеством градусо-суток. т. е. произведением количества суток действия отопления на разность внутренней и наружной температур. средней для этого периода времени. Если количество градусо - суток для Московской обл. равно 4600, то на севере Красноярского края доходит до 12800.

Под влиянием разности межд у температурой внутреннего t   в  и наружного t   н  воздуха возникают теплопотери через наружные ограждения и для поддержания необходимой t   в  требуется подача теплоты в помещения. т. е. отопление. Теплозатраты на отопление домов и сооружений очень велики. поэтому для этой цели приходится расходовать до 1/3 добываемого топлива .

Отопление предназначено для подачи в помещения дома тепловой энергии в количестве. равном теплопотерям. Следовательно. при понижении температуры наружного воздуха. а также при усилении ветра подача теплоты в помещения должна увеличиваться. а при повышении наружной температуры - уменьшаться .

Кроме внешних метеорологических условий на температуру отапливаемых помещений влияют теплопоступления от бытовых источников. что требует изменения теплоподачи отопительных установок. Поэтому отопительные установки должны регулировать количество теплоты. изменяющееся в соответствии с теплопотерями .

К отопительным установкам предъявляют следующие требования :

- санитарно - гигиенические ( поддержание равномерной температуры помещений. ограничение температуры нагревательной поверхности и возможность ее очистки );

- архитектурно - строительные ( соответствие планировки помещений. компактность. эстетичность );

- экономические ( невысокие капитальные вложения и небольшой расход металла и энергии );

- эксплуатационные ( безотказность и долговечность. простота и удобство управления. бесшумность и безопасность действия ).

Отопительная установка - одно из основных конструктивных элементов системы отопления. которая представляет собой совокупность отдельных элементов. предназначенных для получения. переноса и передачи необходимого количества тепловой энергии во в се обогреваемые помещения .

Система отопления ( рис. 1) состоит из отопительной установки 1 ( котла или генератора теплоты ) для получения тепловой энергии при сжигании топлива или от другого источника. отопительных приборов 3 для теплопередачи в помещения. теплопроводов подающего 2 и обратного 4, сети труб или каналов для теплопереноса от котла к отопительным приборам. Теплоперенос осуществляется теплоносителем жидким ( вода. антифриз ) или газообразным ( пар. воздух ). В зависимости от вида теплоносителя системы отопления могут быть водяными. паровыми или воздушными .

В системах отопления сельских односемейных жилых домов получение. перенос и передача теплоты происходят непосредственно в отопительной установке. Теплопереносящая среда может нагреваться горячей водой или горячим газом. образующимся при сжигании какого - либо топлива ( например ; природного газа ).

В системах отопления с использованием электрической энергии теплоперенос осуществляется жидким или газообразным теплоносителем. либо без не г о - непосредственно через твердую среду. В сельской местности в основном применяются водяные системы отопления. Системы парового и воздушного отопления менее надежны и применяются крайне редко .

Надежность систем отопления. т. е. свойство обеспечивать заданную теплоотдачу в помещения в течение требуемого периода времени ( ряда отопительных сезонов ), различна. Наибольшую надежность, которая обусловлена прежде всего безотказность ю ( непрерывным сохранением работоспособности ), а также сравнительную долговечность имеют системы водяного отопления ( срок службы 30-35 лет ), управляемые и безотказные в эксплуатации. Менее надежны системы парового отопления. более сложные по конструкции и в обслуживании. недолговечные ( срок службы паропроводов примерно 10 лет. конденсатопроводов около 4 лет ). Невысокую надежность имеют также системы воздушного отопления из - за возможности нарушения распределения воздуха по помещениям. поскольку воздуховоды из кровельной и тонколистовой стали недолговечны. а из кирпича. блоков. плит и других материалов недостаточно плотны .

Учитывая существенные преимущества водяных систем отопления и их широкое применение в сельской местности. рассмотрим эти системы более подробно .

В системах водяного отопления циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается в отопительную установку для последующего нагревания. Системы водяного отопления подразделяют на низкотемпературные с предельной температурой горячей воды t   г  < 100°С и высокотемпературные с t   г  > 10 0 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С и применяется в системе централизованного теплоснабжения .

По способу создания циркуляции теплоносителя различают системы с естественной циркуляцией воды ( гравитационные системы ) и с механическим побуждением воды насосами ( насосные системы ). В гравитационной системе используют различие в плотности воды. нагретой до разной температуры. В вертикальной системе с неоднородной плотностью воды возникает естественное движение под влиянием гравитационного поля Земли. В системе с механическим побуждением циркуляции воды применяют насос с электродвигателем для повышения гидравлического давления. вызывающего циркуляцию. и в системе создается вынужденное движение воды. Причем сечение теплопроводов в этом случае в несколько раз меньше. чем в гравитационной системе .

Системы водяного отопления по положению труб. объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали. делят на вертикальные и горизонтальные .

Теплопроводы вертикальных систем подразделяют на магистрали. стояки и подводки. подающие - для подачи горячей воды к отопительным приборам и обратные - для отведения охлажденной воды к теплообменникам .

Теплопроводы горизонтальных систем. кроме магистральных. стояков и подводок. имеют горизонтальные ветви. объединяющие отопительные приборы. расположенные на одном уровне .

В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы отопления подразделяют на однотрубные. двухтрубные и бифилярные. В каждом стояке или горизонт а льной ветви однотрубной системы приборы соединяют одной трубой и вода протекает последовательно через все приборы. Если приборы разделяют пополам и соединяют трубами таким образом. чтобы вода последовательно протекала через все первые половины. а потом в обратном направлении через вторые половины приборов. то такую систему называют бифилярной ( двухпроточной ).

В двухтрубной системе отопительные приборы присоединяют отдельными трубами к двум стоякам - подающему и обратному. при этом вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов .

Рассмотрим водяное отопление с естественной циркуляцией. Наибольшее распространение в сельских жилых домах получило отопление с естественной циркуляцией жидкости ( рис. 2). В этой системе так же. как во всех других системах отопления сельских одноквартирных жилых домов. работающих с естественным побуждением. желательно котел располагать ниже отопительных приборов. так как при этом увеличивается цирк у ляционное давление в системе и уменьшается сечение трубопроводов .

Если котел нельзя установить ниже отопительных приборов. то его можно поместить на одном уровне с ними и даже несколько выше. В этом случае вода в системе будет циркулировать вследствие охлаждения ее в трубопроводах. При расположении отопительных приборов выше котла появится дополнительное циркуляционное давление. зависящее от высоты их расположения. Таким образом. охлаждение воды в трубопроводах системы отопления. находящихся выше котла. способствует улучшению циркуляции воды .

Горячий и обратный трубопроводы прокладывают о уклоном не менее 0,003-0,005 по движению воды в нем ( для подающих трубопроводов - от источника теплоты к отопительным приборам. а для обратных - от отопительных приборов к источнику теплоты ). Это обеспечивает свободный выход воздуха через расширительный сосуд и слив воды из системы через сливной патрубок. расположенный в нижней точке системы. Вода может сливаться в канализацию или в специальный дренажный колодец .

Расширительный сосуд во избежание замерзания и для удобства обслуживания системы следует располагать в отапливаемом помещении .

Для удобства обслуживания котел. расширительный сосуд и питающий вентиль водопровода холодной воды рекомендуется устанавливать в одном помещении. При отсутствии водопровода систему отопления можно заполнять с помощью ручного насоса или через расширительный сосуд. в крышке которого предусматривается закрывающее отверстие. Следовательно. отсутствие водопровода в доме не должно препятствовать устройству отопления. тем более что воду из системы сливают очень редко .

Прокладка обратного трубопровода ( рис. 2) над полом помещения особенно при расположении отопительных приборов у наружных стен. не всегда возможна. Для обхода трубопроводом дверей приходится заглублять его под пол и устраивать подпольные каналы. что особенно нежелательно. когда система оборудуется в готовом доме. Поэтому. как правило. применяют другую схему - с прокладкой обратного трубопровода рядом с горячим под потолком помещения ( рис. 3). Горячая вода в отопительные приборы поступает. как и по ранее рассмотренной системе. Охлажденная вода от приборов поднимается по обратному стояку в сборный обратный труб о провод под потолком и по нему возвращается в коте л. Однако. такую схему нельзя рекомендовать к широкому применению во вновь строящихся домах из - за неустойчивости циркуляции в ней воды. Эта система имеет несколько циркуляционных колец. в которых обратная вода поднимается и сливается в верхнем обратном трубопроводе .

Особенность более совершенной. хотя и более сложной системы ( рис. 4) состоит в том. что обратная охлажденная вода направляется не в котел. а вниз. где смешивается с охлажденной водой от других приборов. и затем по общему трубопроводу движется к котлу. Слияние более холодной воды от удаленных от котла отопительных приборов происходит в нижних. а не верхних точках циркуляционных колец. Поэтому понижение температуры в обратном трубопроводе одного из колец приведет к ускоренному движению этой воды. а следовательно. к улучшению циркуляции в кольце. Недостатками этой схемы являются увеличенный расход труб и осложненный слив воды ( для полного опорожнения системы необходимо отвинчивать нижние пробки у каждого отопительного прибора или предусматривать в них специальные спускные краны ). Однако. если обратный трубопровод необходимо прокладывать около дверей. особенно в уже благоустроенных домах. то следует предпочесть эту систему. поскольку отпадает необходимость переделки строительных конструкций и устройства подпольных каналов .

Рассмотренные выше схемы отопления в основном применяют в одноэтажных одноквартирных домах. Отопление двухэтажных домов или одноэтажных с мансардой мало отличается от обычного водяного отопления с естественной циркуляцией .

Правда, предпочтение отдают однотрубной проточной системе и однотрубной регулируемой системе с замыкающими участками и верхней раздачей. увеличивающей циркуляционное давление вследствие охлаждения воды в трубопровод

ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Строительные конструкции внешних ограждений отапливаемых индивидуальных домов в сельской местности. кроме требований прочности и устойчивости. огнестойкости и долговечности. архитектурного оформления и экономичности. должны отвечать теплотехническим нормам. Ограждающие конструкции выбирают в зависимости от физических свойств материалов. конструктивного решения. температурно - влажностного режимов воздуха в здании. климатологических характеристик района строительства в соответствии с нормами сопротивления теплопередачи и необходимой теплоустойчивостью. Для получения наиболее экономического конструктивного решения теплозащитные качества наружных ограждений определяются расчетом .

2.2. Основные физические свойства строительных материалов характеризуются объемным весом ?  ( кг / м   3  ), удельной теплоемкостью С  ( кДж /( кг?°С ) и коэффициентами теплопроводности ?  , ( Вт /( м?°С ), теплоусвоения материала S  , Вт /( м   2  ?С ), паропроницаемости ?  , мг/(м?ч?Па ), воздухопроницаемости i  , мг /( м?ч?Па ).

Для теплотехнических расчетов физических показателей основных строительных материалов и некоторых конструктивных элементов ограждений принимают по таблицам СНиП II -3-79   **  . « Строительная теплотехника» .

2.3. При расчете теплозащитных качеств и выборе конструкций наружных ограждений принимают расчетную зимнюю температуру наружного воздуха t   н  . Для перекрытий над подвалами и подпольями соответственно среднюю t  холодного периода. Расчетную температуру наружного воздуха и скорости ветра принимают на основании СНиП 2.01.01-82. « Строительная климатология и геофизика . Основные положения проектирования». Расчетные температуры внутреннего воздуха t   в  , относительную влажность воздуха ? и кратности вентиляционных обменов в жилых домах находят по табл. 1.

2.4. Систему отопления и параметры теплоносителя выбирают на основании технико - экономического обоснования. в соответствии с требованиями санитарных и против о пожарных норм. в зависимости от назначения здания и р е жима его эксплуатации. При этом предельные значения допустимых тем ператур на поверхности нагревательных приборов любых типов и конструкций t   нн принимают. руководствуясь правилами СНиП 2.04.05 -86. « Отопление. вентиляция и кондиционирование воздуха»

Температура и воздухообмен в помещениях жилых здании ( СНиП 2.04.05 -86)

По материалам сайта: http://www.studfiles.ru